Докажите, что если луч, исходящий из вершины угла, пересекает отрезок АВ с концами на сторонах угла, то он пересекает 1) отрезок АС с концами на сторонах угла; 2) любой отрезок CD с концами на сторонах угла.

1) Пусть K — точка пересечения луча с отрезком АВ. Прямая OK пересекает отрезок АВ, следовательно, точки А и В лежат в разных полуплоскостях относительно прямой OK. Точки В и С лежат в одной полуплоскости, так как отрезок ВС не пересекается с прямой OK, а точки А и С лежат в разных полуплоскостях, получаем, что прямая OK пересекает отрезок АС в некоторой точке, обозначим ее буквой Е.

Прямая ВС разбивает плоскость на две полуплоскости, в одной из которых лежит данный луч OK и точка А (поскольку отрезок AK не пересекает прямую ОВ) и точка Е (поскольку отрезок АЕ не пересекает прямую ОВ). Значит, точка Е должна лежать на луче OK.

2) Пусть CD — произвольный отрезок с концами на сторонах угла, и точка С лежит на стороне ОВ, а точка D на стороне ОА. Отрезок АВ пересекает луч OK, значит, луч OK пересекает и отрезок АС, а если луч пересекает АС, то луч будет пересекать и отрезок CD.

Что и требовалось доказать.